第20讲—摄影测量测图精品课件.ppt

1、第七章 摄影测量测图1、正射影像制作（、正射影像制作（DOM）2、立体测图（、立体测图（DLG，DEM）3、地物转绘、地物转绘山东科技大学测绘科学与工程学院前面介绍了摄影测量定位的基本原理和方法，但摄影测量究竟怎样测绘地形图？单像摄影测量通过 一张 影像制作影像图立体摄影测量通过 多张 影像进行立体测图山东科技大学测绘科学与工程学院GIS数据获取Photo Scan航空遥感航空照片专业航片扫描仪数据光盘库全数字摄影测量系统DPS航天遥感(spot影象)TM影像数字地面模型 DEMRS遥感影像配准融合系统GIS三维可视化GIS系统3D-City城市建模与可视化软件数字正射影像 DOM解析空三数字

2、线化图 DLG应用数字专题图 DTG国土、规划、测绘、遥感、军事、水利电力、通讯、交通、环保、农林.数据处理专业应用解决方案山东科技大学测绘科学与工程学院7-1 正射影像制作山东科技大学测绘科学与工程学院H一、影像与地图的关系、影像地图（1）地面水平、像片水平此时，像片就是地面按比例尺缩小的地图，但是它不是一般按地图符号表示的pSfa线划图，而是影像，称为正射影像。AP山东科技大学测绘科学与工程学院一、影像与地图的关系、影像地图正射影像消除了倾斜误差和投影误差且具有规定比例尺的影像。数字正射影像图将正射影像与重要的地形要素符号及注记叠置，并按相应的地图分幅标准分幅，以数字形式表达的影像地图。山

3、东科技大学测绘科学与工程学院SH一、影像与地图的关系、影像地图（2）地面水平、像片 p 倾斜p0a显然，倾斜像片 p 与地面不pfa0同（有变形），不能视为地图。此时需要将影像 p 变换成为水平像片p0，生成影像图。这个过程称为：AP像片纠正山东科技大学测绘科学与工程学院 0一、影像与地图的关系、影像地图（2）地面水平、像片 p 倾斜将像片变换为具有规定比例尺的水平像片的技术。像片纠正的任务：消除像片的倾斜误差。x f y 0 fa1 x a2 y a3 fc1 x c2 y c3 fb 1 x b2 y b3 fc1 x c2 y c3 fX mx0Y my0山东科技大学测绘科学与工程学院一

4、、影像与地图的关系、影像地图（2）地面水平、像片 p 倾斜水平纠正前的影像水平纠正后的影像山东科技大学测绘科学与工程学院一、影像与地图的关系、影像地图（2）地面水平、像片 p 倾斜山东科技大学测绘科学与工程学院一、影像与地图的关系、影像地图（3）地面 P 不水平（起伏）、像片 p 倾斜一般情况，地面P有起伏、p0pfSa像片 p 倾斜，显然像片 p与地与地图M不同。此时不能简单地将倾斜影像p纠正为水平像片，而必须将像点a，投影到地面MAA0HPA，再将它垂直投影到，再将它垂直投影到A0，才能获得影像图。这个过程称为：正射纠正ortho-rectification山东科技大学测绘科学与工程学院一

5、、影像与地图的关系、影像地图（3）地面 P 不水平（起伏）、像片 p 倾斜正射纠正根据影像外方位元素与数字地面模型，利用相应的构像方程式，从原始的影像变换为正射影像的技术。这种过程是将影像化为很多微小的区域逐一进行纠正，且使用的是数字方式处理，故亦叫做数字微分纠正。微分纠正单元：点、线、面山东科技大学测绘科学与工程学院二、正射纠正1、正射纠正的一般步骤、正射纠正的一般步骤a.The Spatial TransformationThis specifies the “motion”of each pixel as it“moves”from its initial to its final po

6、sition in theimage.PolynomialDifferential山东科技大学测绘科学与工程学院二、正射纠正1、正射纠正的一般步骤、正射纠正的一般步骤b.Gray-level InterpolationThis is necessary because,in general,integer(x,y)positions in the input image map tofractional positions in the output image andconversely.山东科技大学测绘科学与工程学院Image Resampling Methods山东科技大学测绘科学与工程

7、学院二、正射纠正最近邻法（Nearest Neighbour）uses the input cell value closest to the output cell as theassigned value to the output cellAdvantages data are not averaged fastDisadvantages resampled image maynot be smooth some data values maybe lost,while othervaluesmaybeduplicated山东科技大学测绘科学与工程学院二、正射纠正双线性内插（Biline

8、ar Interpolation）output cell value determined by calculating the distance-weighted average of the 4 closest input cellsAdvantages smoother-lookingimage than nearestneighbourDisadvantages alters original data slower than nearestneighbour山东科技大学测绘科学与工程学院二、正射纠正三次卷积（Cubic Convolution）output cell value de

9、termined by calculating the distance-weighted average of the closest 16 input cellsAdvantages smoother-lookingimage than nearestneighbourDisadvantages alters original data slower than nearestneighbour or bilinearinterpolation山东科技大学测绘科学与工程学院二、正射纠正1、正射纠正的一般步骤、正射纠正的一般步骤c.Implementation Pixel carry-over

10、(or forward-mapping)直接法It transfer the gray levels from the input image to theoutput image,pixel by pixel.If an input pixel maps to aposition between four output pixel,then its gray level isdivided among the four output pixels according to theinterpolation rule.山东科技大学测绘科学与工程学院二、正射纠正1、正射纠正的一般步骤、正射纠正的

11、一般步骤原始影像正射影像重采样山东科技大学测绘科学与工程学院二、正射纠正1、正射纠正的一般步骤、正射纠正的一般步骤c.ImplementationPixel-filling(or backward-mapping)间接法The output image pixels are mapped back into theinput image,one at a time,to establish their gray level.If an output pixel falls between four input pixels,itsgray level is determined by gray

12、-level interpolation.山东科技大学测绘科学与工程学院二、正射纠正1、数字微分纠正的一般步骤、数字微分纠正的一般步骤原始影像正射影像山东科技大学测绘科学与工程学院 a x a2 y a3 f二、正射纠正2、框幅式中心投影影像的正射纠正(a)直接法X Xs (Z Zs)1 c1 x c2 y c3 fY Ys (Z Zs)b1 x b2 y b3 f c1 x c2 y c3 f送灰度原始影像正射影像山东科技大学测绘科学与工程学院二、正射纠正2、框幅式中心投影影像的正射纠正(2)间接法 x f y fa1(X X S)b1(Y YS)c1(Z Z S)a3(X X S)b3(Y

13、 YS)c3(Z Z S)a2(X X S)b2(Y YS)c2(Z Z S)a 3(X X S)b 3(Y Y S)c3(Z Z S)取灰度原始影像正射影像山东科技大学测绘科学与工程学院度二、正射纠正(3）直接法与间接法的比较）直接法与间接法的比较计算(x,y,Z)(X,Y)(Z)直接法灰(X,Y,Z)送灰度(x,y)间接法赋值原始影像取灰度正射影像山东科技大学测绘科学与工程学院二、正射纠正（4）数字正射影像图的制作a、正射影像的拼接拼接线的选择山东科技大学测绘科学与工程学院二、正射纠正（4）数字正射影像图的制作a 正射影像的拼接拼接线的选择山东科技大学测绘科学与工程学院二、正射纠正(4)数

14、字正射影像图的制作a、正射影像的拼接拼接线的选择沿拼接线裁剪山东科技大学测绘科学与工程学院二、正射纠正(4)数字正射影像图的制作a、正射影像的拼接拼接线的选择沿拼接线裁剪山东科技大学测绘科学与工程学院二、正射纠正(4)数字正射影像图的制作a、正射影像的拼接拼接线的选择沿拼接线裁剪沿拼接线拼接要求：拼接线两边无几何错位山东科技大学测绘科学与工程学院二、正射纠正(4)数字正射影像图的制作山东科技大学测绘科学与工程学院Seam line山东科技大学测绘科学与工程学院二、正射纠正(4)数字正射影像图的制作a、正射影像的拼接b、色调调整用匀光技术消除同一幅图内多个影像之间和同一影像内部的色调差别，使得拼

15、接后的影像色调均匀一致。山东科技大学测绘科学与工程学院I二、正射纠正彩色影像的色调调整红分量R红色电子枪彩绿分量G绿色电子枪色合蓝分量B蓝色电子枪成显示器山东科技大学测绘科学与工程学院二、正射纠正拼装图像上拼接缝的消除(羽化处理技术)ab上片左片cdL右片abLcdwefwef下片山东科技大学测绘科学与工程学院二、正射纠正山东科技大学测绘科学与工程学院二、正射纠正(4)数字正射影像图的制作c、相关信息的叠置部分等高线、重要但影像难以识别的地物的符号、必要的文字和数字注记d、图外整饰自动计算图廓坐标自动绘制内外图廓自动绘制方里网注记的增加、删除、移动注记与影像的分层与叠置山东科技大学测绘科学与工

16、程学院影像镶嵌二、正射纠正数据准备:图像、焦距、框标距、成图比例尺、成图DPI、DTM数据准备、控制成果每幅影像的色彩调整,使其影像基本一致影像校正N对每张像片作几何校正所有像片完？Y计算纠正图象在整幅图中的位置e、作业流程在各纠正后的像片上确定裁剪线将各片裁剪线内的影像拼成整幅图像消除镶嵌影像上的拼接缝图廓裁剪、添加方里网和注记数字正射影像图产品山东科技大学测绘科学与工程学院二、正射纠正(4)数字正射影像图的制作山东科技大学测绘科学与工程学院二、正射纠正(5)正射影像精度的检查与质量控制正射影像精度的检查与质量控制野外检测：检查正射影像的绝对精度；与等高线图或线划地图套合后进行目视检查；左影

17、像和右影像制作同一地区的两幅正射影像，量测两幅正射影像上同名点的视差。山东科技大学测绘科学与工程学院三、真正射影像(True-Orthophotos)large-scale city orthophotos using standard algorithms andprocedures typically have following problems:(a)Displacements and occlusions make it difficult tosuperimpose vector data for checking and change detectionpurposes;(b)T

18、he orthorectification of the image is partlygeometrically inaccurate and/or incomplete(i.e.,buildingsare distorted from their true location as they are notmodelled in the DTM).By using Digital Surface Models (DSM)and consideringoccluded areas it is possible to generate True-Orthophotoswhich do not h

19、ave above mentioned problems.山东科技大学测绘科学与工程学院42传统正射影像传统正射和真正射的比较Comparison TrueOrtho/Ground传统正射影像存在的问题Orthoimage倾斜的楼体山东科技大学测绘科学与工程学院倾斜的楼体真正射影像传统正射和真正射的比较Comparison TrueOrtho/GroundOrthoimage垂直的楼体山东科技大学测绘科学与工程学院真正射影像和传统正射影像圆形楼顶纠正后楼体圆形楼顶倾斜的楼体无被遮挡区域被遮挡区域山东科技大学测绘科学与工程学院真正射影像山东科技大学测绘科学与工程学院传统正射影像山东科技大学测绘科

20、学与工程学院山东科技大学测绘科学与工程学院真正射影像利用DSM消除地表物体投影差的正射影像山东科技大学测绘科学与工程学院沿航带获得的系列航片航带1航带2山东科技大学测绘科学与工程学院DSM的获取优选立体像对进行交叉相关，提高精度每个像素值来源于多数字表面模型DSM个像素高程值的复杂解算楼顶轮廓山东科技大学测绘科学与工程学院三、真正射影像(True-Orthophotos)The problem is that areas occluded by themanmade objects are not visible in the image.In Figure 1 the roof of the

21、 building also covers theocclusion area in the aerial source image.If suchareas are not detected by the orthophotorectification software the ortho-projection will justfill it up with image content from the same image.This then leads to so-called ghosting effects.The orthophoto in Figure 2 shows such

22、 ghostingeffects.山东科技大学测绘科学与工程学院三、真正射影像(True-Orthophotos)山东科技大学测绘科学与工程学院三、真正射影像(True-Orthophotos)3.1.Detection of occluded areasIn order to overcome such ghosting effectsone has to detect the occluded areas.This is done by considering the line of sightfrom the projection center to a specificobject p

23、oint on the DSM.With one sourceimage and a DSM it is possible to markocclusion areas in the orthophoto.山东科技大学测绘科学与工程学院三、真正射影像(True-Orthophotos)山东科技大学测绘科学与工程学院三、真正射影像(True-Orthophotos)3.2.Filling up occlusion areasBy combiningimageinformationcomingfrom severalsource imagesit is possibleto fill upoccl

24、usion areas.山东科技大学测绘科学与工程学院山东科技大学测绘科学与工程学院三、真正射影像(True-Orthophotos)3.3.MOSAICKING AND RADIOMETRIC ADJUSTMENTOften an occluded area can only filled by using severaloverlapping images.The image parts are often different inradiometry and they might be in shadows.Which meansthat it is very important tha

25、t the parts which are combinedmust be radiometrically adapted to each other to get ahomogeneous True-Orthophoto mosaic.Seamlines have tobe found for many such small occluded areas.In Figure 10 four images had to be combined as the churchtower occluded parts of the roof in the different images.Theyel

26、low vectors are the automatically found seam lines.Therooftop is very homogenous without any visible differencesin brightness or color.山东科技大学测绘科学与工程学院山东科技大学测绘科学与工程学院PF用PF处理的真正射影响效果图用处理的真正射影响效果图山东科技大学测绘科学与工程学院7-2 单张像片测图地物测绘1、利用调绘片、利用调绘片地物转绘地物转绘2、利用正射影像、利用正射影像地物采集地物采集山东科技大学测绘科学与工程学院一、地物转绘数字转绘技术：将数字调绘片

27、上采集到的地物数据（中心投影、扫描坐标系），经过内定向、空间后交（无外方位元素时），再利用DEM进行数字微分纠正等过程，变换为地面坐标的正射投影数据的技术。必要性地图修测主要是地物的变化，无需立体测图。立体测图在获取DEM后可直接利用数字调绘的结果，对地物进行转绘，无需人工立体测量。山东科技大学测绘科学与工程学院一、地物转绘1、数字转绘系统的构成调绘片扫描数字化数据准备图像 数据预处理 采集DEM数字微分纠正编辑与接边输出入数据库山东科技大学测绘科学与工程学院一、地物转绘2、数字转绘的基本原理、数字转绘的基本原理单片定位技术图形接边问题：AC1与BC2在边界上错开。1、依边线截取，可得、依边线

28、截取，可得AC1、BC2各点坐标；2、设、设C1（XC1,YC1)、C2（XC2,YC2),则中点则中点C坐标：坐标：XC=(XC1+XC2）/2,YC=(YC1+YC2）/23、设、设C1 与的C2闭合差：XC XCXC1，YCYCYC1则AC1上任意点i的改正数：XiXC*Si/S，YiYC*Si/S，其中，Si为A到i的弧长，S为为A到到C1的全长。4、同理，改正、同理，改正BC2上的逐点。AiCC2C1B山东科技大学测绘科学与工程学院一数字转绘一、地物转绘2、数字转绘的基本原理、数字转绘的基本原理单片定位技术山东科技大学测绘科学与工程学院一、地物转绘单片影像采集（影像叠加图形）山东科技

29、大学测绘科学与工程学院一、地物转绘地物符号显示（隐藏影像）山东科技大学测绘科学与工程学院一、地物转绘光学立体观察山东科技大学测绘科学与工程学院一、地物转绘按影像位置接边山东科技大学测绘科学与工程学院一、地物转绘纠正后单片数据山东科技大学测绘科学与工程学院一、地物转绘纠正后数据拼接山东科技大学测绘科学与工程学院山东科技大学测绘科学与工程学院7-3 立体测图立体测图是摄影测量测图的主要方法人工测绘等高线、地物它是利用相邻的两张影像建立立体模型然后在立体模型上进行测量山东科技大学测绘科学与工程学院地形图模拟摄影测量的基本原理摄影测图两个投影器航空摄影地面模型投影器替代摄影机山东科技大学测绘科学与工程

30、学院摄影过程的“反转”由“摄影”“投影”左影像沿基线移动右影像右影像模拟测图仪的原理地面模型实地地面山东科技大学测绘科学与工程学院摄影过程的“反转”由“摄影”“投影”山东科技大学测绘科学与工程学院模拟摄影测量仪器，通常金属导杆观测系统A像片盘绘图桌YXZ 两根交于一空间点（A）的金属导杆，代替两条摄影光线；人眼通过光学系统观测像片盘上的两张像片，观测同名点；作业员通过手轮X、Y、脚盘 Z 驱动金属导杆的交点A 进行测图山东科技大学测绘科学与工程学院解析摄影测量仪器计算机X观测系统Y像片盘绘图桌Z 作业员通过手轮、脚盘 将X、Y、Z 输入计算机；实时计算共线方程，求得x1、y1、x2、y2 驱动

31、像片盘的运动；人眼通过光学系统观测像片盘上的两张像片，观测同名点，实现测图；山东科技大学测绘科学与工程学院数字摄影测量工作站（DPW）作业员通过手轮、脚盘 将X、Y、Z 输入计算机；实时计算共线方程：求得x1、y1、x2、y2 驱动数字影像（或测标）的运动；人眼通过立体眼镜（或由计算机）观测像片盘上的两张数字影像，观测同名点，实现测图；山东科技大学测绘科学与工程学院解析测图仪或数字摄影测量工作站就是由共线方程实现的输入共线方程输出X、Y、ZXZYx x0 fy y0 fa1(X X S)b1(Y YS)c1(Z Z S)a3(X X S)b3(Y YS)c3(Z Z S)a2(X X S)b2

32、(Y YS)c2(Z Z S)a3(X X S)b3(Y YS)c3(Z Z S)x、y山东科技大学测绘科学与工程学院y1计算机终端x2左像 右像x1X、Y、Zy2绘图桌山东科技大学测绘科学与工程学院模拟、解析摄影测量恢复摄影光线的方位；而同名点是通过目视实现的数字摄影测量则实现了自动(半)识别同名点山东科技大学测绘科学与工程学院人工立体切准自动匹配像点坐标量测左像片 右像片内定向相对定向x1立体模型x2测图绝对定向X,Y,Z地面坐标山东科技大学测绘科学与工程学院在模型上测绘等高线（人工）或采集DEM（自动）采集数字地面模型山东科技大学测绘科学与工程学院测绘等高线山东科技大学测绘科学与工程学院测绘矢量地图山东科技大学测绘科学与工程学院